Жизненные формы: ЖИЗНЕННЫЕ ФОРМЫ ВИДОВ РОДА SALIX L. РОССИИ

ЖИЗНЕННЫЕ ФОРМЫ ВИДОВ РОДА SALIX L. РОССИИ

Недосеко О.И., Викторов В.П.

RJEE Vol. 3 (2). 2018 | DOI: 10.21685/2500-0578-2018-2-5
Аннотация | PDF (Rus) | Дополнительные файлы

Дата поступления 26.03.2018 | Дата опубликования 26.06.2018

 

УДК 582.623

 

ЖИЗНЕННЫЕ ФОРМЫ ВИДОВ РОДА SALIX L. РОССИИ

 

О. И. Недосеко
Арзамасский филиал Нижегородского государственного университета им. Н. И. Лобачевского, Россия, Нижегородская область, г. Арзамас, ул. К. Маркса, 36
Email: nedoseko@bk.ru

 

В. П. Викторов
Московский педагогический государственный университет, Россия, г. Москва, ул. Малая Пироговская, 1/1
E-mail: [email protected]

 

LIFE FORMS OF SALIX L. GENUS TYPES IN RUSSIA

 

O.

I. Nedoseko
Arzamas Branch of Lobachevsky State University of Nizhny Novgorod, 36 K. Marxa street, Arzamas, the Nizhny Novgorod region, Russia
E-mail: [email protected]

 

V. P. Viktorov
Moscow State Pedagogical University, 1/1 Malaya Pirogovskaya street, Moscow, Russia
E-mail: [email protected]

 

Аннотация. Актуальность и цели. В свете решения важнейшей задачи человечества по сохранению биоразнообразия видов изучение поливариантности жизненных форм (биоморф) растений конкретных систематических групп является одной из актуальных проблем ботаники. При этом особый интерес вызывают таксоны, характеризующиеся значительным разнообразием жизненных форм. К таковым относится род Salix L. – один из наиболее крупных и трудных в систематическом отношении. К настоящему времени наиболее подробно изучены ксилоризомные и стланиковые кустарниковые и кустарничковые ивы Арктики, Гипоарктики, Южного Урала, Северо-Востока и Дальнего Востока России [3, 5–17, 19–24].

Однако виды ив Европейской части России, распространенные в хвойных лесах умеренной зоны Северного полушария, т.е. бореальные виды двух подродов Salix и Vetrix Dum. с позиций биоморфологии до настоящего времени исследованы недостаточно. Цель работы – выделить жизненные формы бореальных видов ив подродов Salix и Vetrix и проанализировать многообразие жизненных форм видов рода Salix, произрастающих на территории России. Материалы и методы. Приводится анализ работ по жизненным формам ив, произрастающих на территории России от европейской части до районов Крайнего Севера. Существующие типы жизненных форм приведены в единую систему и дополнены новой жизненной формой.
Результаты.
Вследствие поливариантности развития для видов характерна не одна, а несколько жизненных форм. В зависимости от экологических условий у изученных видов ив разными авторами выделено 22 жизненные формы. Из них 11 встречаются у бореальных видов, среди которых впервые выделена жизненная форма полуводный длинноксилоризомный стланик. Выводы. Выделены параллельные ряды изменчивости жизненных форм у видов ив и описано недостающее звено в этих рядах – полуводный длинноксилоризомный стланик. Из общего числа изученных видов рода Salix, произрастающих на территории России, на долю кустарников приходится 58 %, на долю деревьев – 17 %, на долю кустарничков – 25 %.

 

Ключевые слова: Salix, онтоморфогенез, жизненная форма, одноствольное дерево, малоствольное дерево, многоствольное дерево, кустарник, аэроксильное и геоксильное происхождение, стланик.

 

Для цитирования: Недосеко, О. И. Жизненные формы видов рода Salix L. России / О. И. Недосеко, В. П. Викторов // Russian Journal of Ecosystem Ecology. – 2018. – Vol. 3 (2). https://doi.org/10.21685/2500-0578-2018-2-5

 

Abstract. Background. In view of addressing the vital issue of mankind to preserve biodiversity of species, the study of the polyvariety of life forms (biomorphs) of plants belonging to specific systematic groups is one of the most significant problems in botany. The taxa characterized by a significant variety of their life forms are of particular interest. These include the Salix L. genus being one of the largest and most difficult in a systematic way. To date, the most extensively studied species are the following: xylorhizome and creeping shrubs, and suffruticous willows in the Arctic, Hypo-Arctic, South Urals, North-East and Far East of Russia [3, 5–17, 19–24]. However, the types of willows in the European part of Russia spread in the coniferous forests of the temperate zone of the Northern hemisphere, i.e., temperate and boreal species of the two Salix and Vetrix Dum. subgenera, are not completely studied from the standpoint of biomorphology to date. The goal of research is to specify the life-forms of the boreal species of Salix and Vetrix willow subgenera and analyze the diversity of life forms of species of the Salix genus growing on the territory of Russia.

Materials and methods. The article deals with the analysis of works on life forms of willows growing in Russia and covering the area from the European part to the Extreme North. The existing types of life forms are given in the single system and supplemented with a new life form.
Results.
Due to the polyvariety of the development, the species are characterized by not one but several life forms. Depending on the environmental conditions of the studied species of willows, different authors identified 22 life forms, 11 of which are present in boreal species, among which “semi-aquatic long-xylorithic scrub” was specified for the first time. Conclusion. Parallel series in variability of life forms of the willows species were outlined and the missing link in these series – semi-aquatic long-xylorithic scrub – was described. From the total number of the studied species of the Salix genus growing on the territory of Russia, the share of shrubs is 58 %, trees – 17 %, subshrubs – 25 %.

 

Key words: Salix, ontomorphogenesis, life form, single-stemmed tree, few-stemmed tree, multi-stemmed tree, shrub, aeroxyl and geoxyl origin, prostrate shrub.

 

For citation: Nedoseko O.I., Viktorov V.P. Life forms of Salix L. genus types in Russia. Russian Journal of Ecosystem Ecology. 2018;3(2). (In Russ.). Available from: https://doi.org/10.21685/2500-0578-2018-2-5

3. Морфологическая структура сообществ. Жизненные формы растений

Морфологическая структура представлена разными жизненными формами составляющих данное сообщество живых организмов.

Жизненными формами называют определённые комплексы внешних признаков организмов, формирующиеся в результате приспособления к особым условиям существования.

У разных видов, образующих одно сообщество, могут формироваться сходные жизненные формы, так как условия жизни у них общие.

Жизненные формы растений

Жизненные формы выделяются по комплексу признаков внешнего строения и особенностей образа жизни.

Пример:

у растений можно выделить жизненные формы — деревья, кустарники, кустарнички и травы (травянистые растения).

Рис. \(1\). Жизненные формы растений

Пример:

в засушливых районах одной из наиболее распространённых форм растений являются суккуленты, которые запасают воду в паренхиме утолщённых листьев или стеблей;

 

Рис. \(2\). Кактус

 

в густых джунглях при недостатке света широко распространены лианы;

 

Рис. \(3\). Лианы

 

в высокогорных районах, для которых характерны низкие температуры и сильные ветры, — низкорослые стланики и подушковидные формы.

 

Рис. \(4\). Стланик

В лиственных и хвойных лесах растут разные виды растений, но их жизненные формы похожи.

 

По морфологической структуре сообщества определяют, к какому типу оно относится. Так, в лесу преобладают деревья, а на лугу — травянистые растения. 

Жизненные формы животных

У животных для определения жизненных форм применяют разные признаки. Для млекопитающих часто используют их особенности передвижения (прыгающие, плавающие, ползающие, летающие и т. д.).

Пример:

у всех прыгающих животных длинные задние ноги с сильными мышцами бёдер, удлинённый хвост, короткая шея. Такие животные обычно живут на открытых пространствах: тушканчики, кенгуру, африканские прыгунчики.

 

Рис. \(5\). Кенгуру

У гидробионтов жизненные формы выделяют по месту их обитания в водоёме.

 

Население толщи воды составляет жизненную форму под названием планктон — совокупность взвешенных в воде организмов, передвигающихся с течениями. Планктон состоит из растений (водорослей) и животных (простейших, мелких рачков, личинок беспозвоночных и др.).

 

Рис. \(6\). Планктон

 

Обитатели дна образуют бентос.


Рис. \(7\). Бентос

Источники:

Рис. 1. Жизненные формы растений. © ЯКласс.

Рис. 2. Кактус. https://cdn.pixabay.com/photo/2020/03/23/01/47/cactus-4959162_960_720. 17.11.2021.

Рис. 3. Лианы. https://cdn.pixabay.com/photo/2014/08/08/09/55/tree-413153_960_720.. 17.11.2021.

Рис. 4. Стланик. https://cdn.pixabay.com/photo/2017/09/18/12/52/mountain-tundra-2761637_960_720. 17.11.2021.

Рис. 5. Кенгуру. https://cdn.pixabay.com/photo/2021/07/20/11/12/kangaroo-6480433_960_720. 17.11.2021.

Рис. 6. Планктон. https://image.shutterstock.com/image-photo/marine-aquatic-plankton-under-microscope-600w-1828116431

Рис. 7. Бентос. https://cdn.pixabay.com/photo/2016/06/15/12/42/clown-fish-1458862_960_720. 17.11.2021.

(PDF) ЖИЗНЕННЫЕ ФОРМЫ НЕКОТОРЫХ ВИДОВ РОДА THYMUS (LAMIACEAE): АРХИТЕКТУРНЫЙ ПОДХОД

385

ЖИЗНЕННЫЕ ФОРМЫ НЕКОТОРЫХ ВИДОВ РОДА THYMUS

Главной архитектурной единицей, как у T. ind i g i r k e nsis, так и у T. bre v i p e t i olatus являет-

ся ортотропная единица I и III соответственно. На основе главной архитектурной еди-

ницы развиваются единицы двух вариантов: идентичные ортотропным архитектурные

единицы n-го порядка и восходящие архитектурные единицы II у T. indigi r k e n s is или

плагиотропные архитектурные единицы IV у T. b r e v i p etiolatus. Восходящая и плагио-

тропная архитектурные единицы являются основой для повторения соответствующей

предыдущей структуры (рис. 4, 3a,b). Такой способ сложения архитектуры приводит к

образованию куртины.

Анализ структуры особей модельных видов тимьянов в конкретных условиях оби-

тания, показал, что особенности архитектурных единиц, их комбинация и способ со-

членения определяют жизненную форму. Полученные результаты позволяют нам до-

полнить классификацию жизненных форм кустарничков и полукустарничков

И.Г. Серебрякова (Serebryakov, 1964).

Так, в классе розеточных кустарничков выделен подкласс вегетативно-подвижные,

ползучие; группа с ортотропными и плагиотропными надземными побегами; под-

группа полунеподвижные кустарнички. Среди изученных видов сюда относится

T. b revipetiolatus – кустарничек с многолетними розеточными ортотропными и укоре-

няющимися плагиотропными побегами и сохраняющейся в течение всей жизни особи

системой главного корня.

Анализ литературы и собственных данных по розеточным кустарничкам показал,

что к подгруппе полунеподвижных розеточных кустарничков, вероятно, следует отне-

сти и Dracophyllum menziesii Hook. (Serebryakov, 1962), первичный корень, у которого

сохраняется на протяжении всей жизни особи, а побеги ползут по поверхности суб-

страта. Кроме этого, в класс следует добавить еще один подкласс – вегетативно-непо-

движные, прямостоячие; группу аэроксильные кустарнички. Представителем этой

группы является Limonium chodshamumynense Lincz. et Czuk., произрастающий в усло-

виях Южного Таджикистана на склонах карстовых скал горы Ходжа-Мумин (Cheryo-

mushkina et al., 2012). Взрослая особь представляет собой прямостоячий первичный

куст с симподиально нарастающими скелетными осями. Главный корень сохраняется

в течение всей жизни особи.

У T. extrem u s , T. indigi r k e n s is и T. pav l o v i i в условиях Якутии формируется жизненная

форма полукустарничка. Куст взрослых особей T. e x t r e m us, произрастающих при вы-

соком задернении, образован за счет многократного повторения ортотропной архи-

тектурной единицы I. Жизненная форма вида, по классификации И.Г. Серебрякова

(Serebryakov, 1964), соответствует прямостоячему полукустарничку. На свободных

участках, где микрорельеф имеет ступенчатые понижения, в результате микросоли-

флюкции, структура особей образована сочетанием ортотропных и укореняющихся

восходящих архитектурных единиц (I и II соответственно). Способ сочленения еди-

ниц, при котором восходящая архитектурная единица является основой для формиро-

вания ортотропных архитектурных единиц, не приводит к смене жизненной формы,

куст взрослых особей становится лишь более рыхлым. Такая же рыхлая структура ку-

ста описана у прямостоячего полукустарничка Scutellaria supina, произрастающего в

петрофитных вариантах настоящих и луговых степей (Cheryomushkina, Guseva, 2015).

Данные, полученные при изучении жизненных форм T. ind i g i r k ensis и T. pav l ovii,

позволяют дополнить классификацию полудревесных растений, включив их в под-

класс стелющиеся полукустарники с удлиненными несуккулентными побегами.

Жизненная форма T. i n d i g i r kensis развивается в условиях горного склона. Куст взрос-

лой особи так же, как и у полунеподвижного розеточного кустарничка T. brevipetiolatus,

построен за счет многократного повторения двух архитектурных единиц I и II. Такая

структура и особенности ее построения приводят к формированию новой жизненной

формы среди полудревесных форм растений – стелющегося полунеподвижного полу-

кустарничка с ортотропными и плагиотропными надземными побегами. Еще одной

Классификация жизненных форм по Раункиеру

В связи с приспособленностью растений к перезимовыванию датский ботаник Раункиер устанавливает систему их жизненных форм. Он различает 5 основных типов (рис.).

  1. Фанерофиты (Ph) (от фанерос — открытый). Почки во­зобновления расположены высоко над поверхностью почвы. Деревья, кустарники. Особенно характерны для тропической зоны.
  2. Хамефиты (Ch) (от хамай — над землей). Почки возобнов­ления — невысоко над поверхностью почвы. Широко представлены в хо­лодных зонах. У нас, например, черника, брусника и другие кустарнички.
  3. Гемикриптофиты (HK) (геми — полу, крипто — скрываю). Почки возобновления лежат на поверхности почвы. Вся надземная часть на зиму отмирает. Большинство растений умеренной зоны.
  4. Криптофиты (K) (крипто — скрываю). Почки возобнов­ления под землей; на зиму отмирает не только вся надземная часть расте­ний, но и часть подземной. Многие растения степей, пустынь, водные растения.
  5. Терофиты (T) (терос — лето). Однолетние растения. Пере­зимовывают лишь семена. Характерны для пустынь.
Жизненные формы Раункиера. Зачерченные части растений отмирают на зиму: 1 — фанерофит; 2а, 2б — хамефиты; За, 3б, Зв — различные типы гемикриптофитов; 4а и 4б — крип­тофиты; 5 — терофит

Если сопоставить для различных географических широт соотношения различных жизненных форм, то заметим, что каждая климатическая зона имеет свой характерный спектр жизненных форм (см.

таблицу).

Эта таблица показывает, что климаты можно классифицировать, ос­новываясь на жизненных формах (климат фанерофитов, климат криптофитов и т. д.). Такие же биологические спектры можно пост­роить и для горных областей.

Огромная роль температурных условий в развитии растения показана выше, в теории стадийного развития растений.

Слишком высокие температуры в известной стадии развития растений могут быть вредными и даже губительными для растений, особенно на на­чальных стадиях развития. Во время цветения растения излишне высокая температура может вызвать опадение завязей.

 

Число видов

Ph

Ch

HK

K

T

Тропическая область (Сейшельские острова)

258

61

6

12

5

16

Пустынная область (Ливийская пустыня)

194

12

21

20

5

42

Средиземноморье (Италия)

866

12

6

29

11

42

Умеренная область (Дания)

1084

11

3

50

22

18

Арктическая область (Шпицберген)

110

1

22

60

15

2

Цифры в таблице выражают процент от общего числа видов.

Жизненные формы растений (Доклад) — TopRef.ru

Конец формы

Конец формы

Жизненные формы растений

Термин жизненная форма в отношении растений был предложен в 80-х гг. прошлого века известным ботаником Вармингом1. Он понимал под этим понятием “форму, в которой вегетативное тело растения (индивида) находится в гармонии с внешней средой в течение всей его жизни, от колыбели до гроба, от семени до отмирания”.

Такое определение оказалось очень емким. Во-первых, оно подчеркивало, что жизненная форма растения не остается постоянной, а может меняться по мере взросления и старения. Во-вторых, в определении сказано, что важнейшую роль в становлении жизненной формы играет внешняя среда. Но это, конечно, не означает, что жизненная форма любого растения бесконечно пластична и зависит только от непосредственно действующих в данный момент условий. Каждый вид растений реагирует на внешние воздействия в рамках своих наследственно закрепленных возможностей. Земляника, например, не станет развесистым деревом даже в самой благоприятной для роста и ветвления обстановке. Говоря о гармонии с внешней средой, мы подразумеваем, что в сложившейся жизненной форме каждого вида проявляются черты наследственной, выработанной в процессе естественного отбора приспособленности к определенному комплексу внешних факторов.

Использовав и обобщив предложенные в разное время классификации, отечественный ботаник И.Г. Серебряков предложил называть жизненной формой своеобразный габитус2 определенных групп растений, возникающий в результате роста и развития в определенных условиях – как выражение приспособленности к этим условиям.

В основу своей классификации И.Г. Серебряков положил признак продолжительности жизни всего растения и его скелетных осей. Он выделил следующие жизненные формы растений:

А. Древесные растения

Деревья
Кустарники
Кустарнички

Б. Полудревесные растения

Полукустарники
Полукустарнички

В. Наземные травы

Поликарпические травы (многолетние травы, цветут много раз)
Монокарпические травы (живут несколько лет, цветут один раз и отмирают)

Г. Водные травы

Земноводные травы
Плавающие и подводные травы

Различие между деревьями, кустарниками, кустарничками, полукустарниками, полукустарничками и травянистыми растениями состоит помимо разной степени одревеснения их стеблей в продолжительности жизни и характере смены скелетных побегов в общей побеговой системе.

Жизненная форма дерева оказывается выражением приспособления к наиболее благоприятным для роста условиям. Больше всего видов деревьев – в лесах влажных тропиков (до 88% в амазонской области Бразилии), а в тундре и высокогорьях настоящих деревьев нет. В области таежных лесов деревья тоже господствуют в ландшафте, однако там они представлены всего несколькими видами. Не более 10–12% от общего числа видов составляют деревья и во флоре умеренной лесной зоны Европы.

Отличительная черта дерева – образование единственного ствола, главной оси, растущей (и в длину, и в толщину) интенсивнее остальных побегов и всегда стремящейся сохранить более или менее вертикальное направление роста. Ветвление ствола дерева, если оно вообще выражено, акротонное – т.е. наиболее сильные ветви развиваются ближе к верхушке ствола и его крупных ответвлений. Так, у дерева в верхней части ствола формируется крона. Размещение кроны высоко над землей позволяет дереву максимально улавливать свет.

Ствол у деревьев живет столько же, сколько и все дерево целиком, – от нескольких десятков до нескольких сотен, а иногда и тысяч (например, мамонтово дерево) лет. Спящие почки3 у основания ствола дерева дают сестринские стволы только в том случае, если главный ствол срублен или поврежден. Известно, что после порубки у березы, дуба и ряда других лиственных деревьев образуется пневая поросль. Жители городов ежегодно наблюдают формирование новой кроны на стволе тополей после так называемой глубокой обрезки. У хвойных деревьев способность к образованию спящих почек выражена гораздо слабее, и продолжительность их жизни меньше, поэтому у ели, сосны, пихты обычно не бывает отрастания новых побегов от пней. Стимулом для пробуждения спящих почек может служить также естественное старение материнской системы побегов, связанное с затуханием жизнедеятельности нормальных почек возобновления.

У кустарников главный побег начинает расти как небольшое деревце, однако довольно рано, на 3–10-й год жизни, из спящих почек у основания первого стволика начинают расти новые, часто перегоняющие материнский и постепенно сменяющие друг друга. В целом продолжительность жизни кустарника может быть тоже очень большой и достигать нескольких сотен лет, но каждый из стволиков живет в среднем 10–40 лет (крайние пределы – от 2 лет у малины до 60 с лишним лет у желтой акации, сирени и др.). Они сменяются по мере отмирания главного и ближайших к нему дочерних стволиков в центре куста и появления новых на периферии.

Кустарнички представляют собой миниатюрные кустарники с тем же способом ветвления, однако они более низкорослы и длительность жизни скелетных осей у них меньше, 5–10 лет. Очень распространены кустарнички в тундрах, высоко в горах, на сфагновых болотах, под пологом хвойных лесов (черника, брусника, голубика, клюква, вереск, водяника и т. д.).

Цветение и плодоношение у кустарников и кустарничков ежегодно приводит к отмиранию части побеговой системы, но очень небольшой части. А вот у растений, относящихся к полудревесным, а особенно травянистым, жизненным формам, это отмирание играет решающую роль в сложении их общего облика.

Полукустарники и полукустарнички, особенно характерные для пустынных и полупустынных областей (разные виды полыней, солянок), формируются по принципу кустарника, но имеют меньшую продолжительность жизни скелетных осей (5–8 лет) и к тому же ежегодно (во взрослом состоянии) теряют после цветения всю верхнюю часть своих годичных цветоносных побегов. Остающаяся деревянистая многолетняя система “пеньков” несет на себе почки возобновления, располагающиеся над землей.

У многолетних травянистых растений прямостоячие надземные побеги живут один вегетационный сезон4 и после цветения и плодоношения отмирают до основания. Но на остающемся основании под землей или на уровне почвы формируются зимующие почки. У некоторых трав, розеточных5 и ползучих6, плотно прижатые к почве надземные стебли могут жить и несколько лет.

На заре возникновения наземной растительности первые растения, вышедшие из моря на сушу, во многом сохранили сходство со своими предками – водорослями. Это были некрупные растения, по строению близкие к травянистым. В дальнейшем развились и крупные древовидные формы, в том числе своеобразные папоротники с розеткой больших перистых листьев на верхушке “ствола” и крупные (30–45 м в высоту) древовидные каламиты – предки хвощей. Наряду с этими формами, вероятно, с давних пор существовали и травянистые папоротниковидные. Именно травянистые папоротники, плауны и хвощи дожили до наших дней, тогда как значительная часть древовидных форм вымерла. Что касается мхов, то они в течение своей длительной истории остались “карликовыми травами”.

Количество ныне существующих видов растений дает представление об их распространенности: моховидные – около 16 000 видов, плауновидные – около 1000 видов, папоротники – около 12 000 видов, голосеменные – около 720 видов, покрытосеменные – около 235 000 видов.

Голосеменные растения представляют преимущественно древесную группу, во всяком случае среди ныне живущих голосеменных настоящих трав нет. Хвойные, широко распространенные на Земле, имеют облик крупных деревьев, реже – кустарников (можжевельник) и стланцев (в горах Восточной Сибири – кедровый стланик).

Цветковые растения наиболее разнообразны по жизненным формам. Они распространены в самых разнообразных природных условиях, от холодной тундры до жарких пустынь. Считается, что в ходе эволюции цветковые растения прошли путь от сравнительно невысоких толстоствольных маловетвящихся розеточных деревцев (такие сейчас встречаются главным образом в тропических лесах – например, пальмы) к крупным, “настоящим” деревьям с хорошо развитым стволом и мелковетвистой кроной, а от деревьев – к кустарникам, кустарничкам и разнообразным травам. Направление “от деревьев к травам” называют редукционной эволюцией, или соматической редукцией, и связывают с расселением цветковых растений из области их возникновения и первоначального развития (предположительно в горах тропиков и субтропиков) в области и зоны с менее благоприятным, иногда очень суровым климатом. Травянистые растения лучше приспособлены для освоения новых экологических ниш и проникают буквально “в каждую щель”. Однако это не значит, что каждое конкретное семейство или род обязательно прошли в ходе своей эволюции весь путь соматической редукции. Некоторые семейства, видимо, с самого начала были травянистыми, и в некоторых случаях от травянистых предков возникли более специализированные древесные формы (бамбуки в семействе злаков).

М.Е. Павлова, И.В. Ягодовская

1 Варминг, Йоханнес Эугениус (1841–1924) – датский ботаник. Составил первую сводку по экологии растений в 1901 г. Он же ввел термин экология растений. В 1910 г. в Брюсселе состоялся Международный ботанический конгресс, на котором в качестве самостоятельной ботанической дисциплины была выделена экология – биологическая наука, изучающая взаимосвязи организма с окружающей средой.

2 Габитус (лат. habitus – состояние, характер) – характерная форма, внешний вид организма.

3 Спящие почки характерны для лиственных деревьев, кустарников, кустарничков и некоторых многолетних трав. Это – почки, которые образуются на побеге как и обычные почки возобновления, но не развиваются в нормальные побеги в течение нескольких, иногда многих, лет. Нередко они спят в течение всей жизни растения и погибают вместе с побегом, на котором образовались. Понятно, насколько велико биологическое значение этих почек, составляющих резерв и обеспечивающих не только длительное естественное обновление побеговой системы, но и восстановление растения даже при очень серьезных травмах.

4 Вегетационный сезон – период от возобновления роста вегетативных органов (весной) до перехода в состояние покоя (осенью). У однолетних растений вегетационный сезон совпадает с онтогенезом.

5 Розеточные растения – травянистые растения с сильно укороченным стеблем. Порой создается впечатление, что растение вообще не имеет стебля, а пучок листьев отрастает прямо от корней. На самом деле короткий стебель есть, а листья образуют “розетку”, т.к. очень близко расположены друг к другу (например, одуванчик, подорожник).

6 Ползучими называют травянистые растения с полегающими побегами, если последние образуют придаточные корни и закрепляются в почве (например, лапчатка гусиная, будра плющевидная).

Царство Флоры и Фавны: Жизненные формы растений

ТЕОФРАСТ (Θεόφραστος)

Древнегреческий ученый и философ, ученик и друг Аристотеля, Теофраст (Феофраст) более чем за три столетия до нашей эры в произведении «Исследования о растениях» систематизировал накопленные знания по морфологии растений, выделил деревья, кустарники, полукустарники, травы и описал их. Деревья  он характеризовал как растения со стволом, кустарники   – со множеством веток, отходящих прямо от корня, полукустарники   – как растения, которые дают от корня много стеблей и множество веточек. Травы  он объединял в группы по длительности жизни, характеру побегов, листьев, корневых систем, наличию луковиц и клубней. Он отмечал зависимость формы роста от климата, почвы, способов возделывания. Группы жизненных форм служили Теофрасту, как и многим ботаникам нового времени, основой для систематики растений. 

 Растения в лесу расположены ярусами, которые можно сравнить с этажами. Верхний, первый ярус представлен основными деревьями первой степени значимости (ель, сосна, дуб). Второй ярус сформирован деревьями второй величины (черемуха, рябина, яблоня). Третий ярус состоит из кустарников, например, шиповника, лещины, калины, бересклета. Четвертый ярус – это травянистый покров, а пятый – мхи и лишайники. Доступ света к растениям различных ярусов неодинаков. Кроны деревьев первого яруса лучше освещены. От верхних к нижним ярусам освещенность уменьшается, так как растения верхних ярусов задерживают долю солнечных лучей. Мхи и лишайники, занимающие пятый ярус, получают очень малое количество света. Это самые теневыносливые растения леса.

Разные леса имеют различное количество ярусов. К примеру, в темном еловом лесу различимы только два-три яруса. На первом ярусе расположены основные деревья (ели), на втором – небольшое число травянистых растений, а третий образован мхами. Другие древесные и кустарниковые растения не растут во втором ярусе елового леса, так как не выносят сильного затенения. Также не наблюдается в еловом лесу и травянистый покров.

Задание:

 Нарисуйте ярусы широколиственного леса, населите их характерными для этого сообщества растениями и животными, подпишите ярусы и названия живых организмов.

Познакомьтесь с электрическими формами жизни, которые живут за счет чистой энергии

Катерина Брагич

Geobacter – текущий фаворит

Дерек Ловли/SPL

ВСТАВЬТЕ электрод в землю, закачивайте в него электроны, и они появятся: живые клетки, питающиеся электричеством. Мы знаем, что бактерии выживают на различных источниках энергии, но не таких странных, как этот. Подумайте о чудовище Франкенштейна, оживленном гальванической энергией, за исключением того, что эти «электрические бактерии» вполне реальны и появляются повсюду.

В отличие от любого другого живого существа на Земле, электрические бактерии используют энергию в ее самой чистой форме — чистое электричество в форме электронов, собранных из камней и металлов. Мы уже знали о двух типах, Shewanella и Geobacter . Теперь биологи показывают, что они могут выманить гораздо больше из камней и морской грязи, соблазнив их небольшим количеством электрического сока. Эксперименты по выращиванию бактерий на электродах батарей показывают, что эти новые, ошеломляющие формы жизни, по сути, питаются и выделяют электричество.

Это не должно быть полной неожиданностью, говорит Кеннет Нилсон из Университета Южной Калифорнии в Лос-Анджелесе. Мы знаем, что жизнь, если свести ее к минимуму, представляет собой поток электронов: «Вы едите сахар с избытком электронов и вдыхаете кислород, который охотно их забирает». Наши клетки расщепляют сахара, и электроны проходят через них в сложном наборе химических реакций, пока не передаются жадному до электронов кислороду.

«Жизнь умна. Он выясняет, как высасывать электроны из всего, что мы едим, и держать их под контролем»

В процессе клетки производят АТФ, молекулу, которая действует как единица хранения энергии почти для всех живых существ.Перемещение электронов является ключевой частью производства АТФ. «Жизнь очень умна, — говорит Нилсон. «Он выясняет, как высасывать электроны из всего, что мы едим, и держать их под контролем». У большинства живых существ тело упаковывает электроны в молекулы, которые могут безопасно переносить их через клетки, пока они не будут сброшены в кислород.

«Таким образом мы производим всю нашу энергию, и он одинаков для всех организмов на этой планете», — говорит Нилсон. «Электроны должны течь, чтобы получить энергию.Вот почему, когда кто-то душит другого человека, он умирает в течение нескольких минут. Вы остановили подачу кислорода, поэтому электроны больше не могут течь».

Видео: электрические бактерии соединяются, образуя провода

Открытие электрических бактерий показывает, что некоторые очень простые формы жизни могут избавиться от слащавых посредников и обращаться с энергией в ее самой чистой форме — электронами, собранными с поверхности минералов. «Знаете, это действительно чуждо», — говорит Нилсон. «В каком-то смысле инопланетянин.

Команда Нильсона — одна из немногих, кто в настоящее время выращивает эти бактерии прямо на электродах, поддерживая их жизнь с помощью электричества и ничего больше — ни сахаров, ни каких-либо других питательных веществ. По его словам, очень опасным эквивалентом для людей было бы включение питания, втыкая пальцы в электрическую розетку постоянного тока.

Чтобы вырастить эти бактерии, команда собирает осадок с морского дна, приносит его в лабораторию и вставляет в него электроды.

Сначала они измеряют естественное напряжение на осадке, а затем применяют немного другое.Чуть более высокое напряжение дает избыток электронов; немного более низкое напряжение означает, что электрод будет легко принимать электроны от всего, что хочет их передать. Насекомые в отложениях могут либо «съесть» электроны с более высокого напряжения, либо «вдохнуть» электроны на электрод с более низким напряжением, генерируя ток. Исследователи улавливают этот ток как сигнал того типа жизни, который они зафиксировали.

«По сути, идея состоит в том, чтобы взять осадок, воткнуть внутрь электроды, а затем спросить: «Хорошо, кому это нравится?», — говорит Нилсон.

Шокирующее дыхание

На конференции Гольдшмидта по наукам о Земле в Сакраменто, штат Калифорния, в прошлом месяце Шиуэ-лин Ли из лаборатории Нилсона представила результаты экспериментов по выращиванию электрических дышащих в отложениях, собранных в гавани Санта-Каталина в Калифорнии. Ямини Джангир, также из Университета Южной Калифорнии, представил отдельные эксперименты по выращиванию дышащих электричеством, собранных из колодца в Долине Смерти в пустыне Мохаве в Калифорнии.

В Миннесотском университете в Сент-Поле Дэниел Бонд и его коллеги опубликовали результаты экспериментов, показывающие, что они могут выращивать бактерии, собирающие электроны с железного электрода ( mBio , doi.орг/tqg). Это исследование, говорит руководитель Джангира Мох Эль-Наггар, может быть наиболее убедительным примером того, как пожиратели электричества выращены на электронах без добавления пищи.

Но Нилсон говорит, что это еще не все. Его аспирантка Аннет Роу определила до восьми различных видов бактерий, потребляющих электричество. Эти результаты представляются для публикации.

Нильсон особенно взволнован тем, что Роу обнаружил так много типов электрических бактерий, очень отличающихся друг от друга, и ни один из них не похож на Shewanella или Geobacter .«Это огромно. Это означает, что существует целая часть микробного мира, о которой мы не знаем».

«Это огромно. Это означает, что существует целая часть микробного мира, о которой мы не знаем»

Обнаружение этой скрытой биосферы — именно то, почему Джангир и Эль-Наггар хотят выращивать электрические бактерии. «Мы используем электроды, чтобы имитировать их взаимодействие», — говорит Эль-Наггар. «Культивирование «некультурных», если хотите». Исследователи планируют установить батарею внутри золотого рудника в Южной Дакоте, чтобы увидеть, что они могут там найти.

НАСА также интересуется существами, которые живут глубоко под землей, потому что такие организмы часто выживают при очень небольшом количестве энергии, и они могут указывать на образ жизни в других частях Солнечной системы.

Электрические бактерии могут иметь практическое применение здесь, на Земле, например, для создания биомашин, которые выполняют полезные функции, такие как очистка сточных вод или загрязненных грунтовых вод, получая при этом собственную энергию из окружающей среды. Нильсон называет их полезными устройствами с автономным питанием или SPUD.

Помимо практичности, еще одна захватывающая перспектива заключается в использовании электрических бактерий для исследования фундаментальных вопросов о жизни, таких как минимальный уровень энергии, необходимый для поддержания жизни.

Для этого нужен следующий этап экспериментов, — говорит Юрий Горби, микробиолог Политехнического института Ренсселера в Трое, штат Нью-Йорк: бактерии нужно выращивать не на одном электроде, а между двумя. Эти бактерии будут эффективно поглощать электроны с одного электрода, использовать их в качестве источника энергии и отбрасывать их на другой электрод.

Горби считает, что скоро будут обнаружены бактериальные клетки, которые поглощают и дышат электронами. «Электрическая бактерия, выращенная между двумя электродами, может поддерживать себя практически вечно», — говорит Горби.«Если ничто не съест и не уничтожит его, то теоретически мы сможем поддерживать этот организм бесконечно долго».

Также можно изменять напряжение, подаваемое на электроды, оказывая энергетическое давление на клетки до уровня, при котором они просто делают абсолютный минимум, чтобы остаться в живых. В этом состоянии клетки могут быть неспособны воспроизводиться или расти, но они все равно смогут восстанавливать клеточный механизм. «Для них работа, которую выполняет энергия, — это поддержание жизни — поддержание жизнеспособности», — говорит Горби.

Сколько сока вам нужно, чтобы поддерживать работу живой электрической бактерии? Ответьте на этот вопрос, и вы ответите на один из самых фундаментальных экзистенциальных вопросов.

Лидер: «Искра жизни вновь появилась благодаря электрическим бактериям»

Провод в грязи

Электрические бактерии бывают всех форм и размеров. Несколько лет назад биологи обнаружили, что некоторые из них производят волосовидные нити, которые действуют как провода, переправляя электроны туда и обратно между клетками и их более широким окружением.Они назвали их микробными нанопроволоками.

Ларс Питер Нильсен и его коллеги из Орхусского университета в Дании обнаружили, что десятки тысяч электрических бактерий могут объединяться в цепочки, переносящие электроны на несколько сантиметров — огромное расстояние для бактерии длиной всего 3 или 4 микрометра. Это означает, что бактерии, живущие, скажем, в иле морского дна, куда не проникает кислород, могут получить доступ к кислороду, растворенному в морской воде, просто взявшись за руки со своими друзьями.

Такие бактерии появляются повсюду, куда бы мы ни посмотрели, говорит Нильсен.Один из способов узнать, находитесь ли вы в присутствии этих пожирателей электронов, — положить комки грязи в неглубокую тарелку с водой и осторожно взболтать ее. Грязь должна развалиться. Если это не так, вполне вероятно, что кабели, сделанные из бактерий, удерживают его вместе.

Нильсен может заметить мерцание кабелей, когда он разрывает почву и подносит ее к солнечному свету (см. видео).

Гибкие биокабели

Это больше, чем просто развлечение. Ранние исследования показывают, что такие кабели проводят электричество так же, как и провода, соединяющие ваш тостер с сетью.Это может открыть интересные направления исследований с использованием гибких биокабелей, выращенных в лаборатории.

Эта статья появилась в печати под заголовком «Пожиратели электричества»

Еще на эту тему:

10 основных форм жизни, живущих на Леди Гаге (и на вас)

Недавно открылась новая правда о здоровье Леди Гаги. Она покрыта другими формами жизни — можно назвать их «ее маленькими монстрами». Вопреки утверждениям в СМИ, эти формы жизни не имеют ничего общего с мясным бикини Леди Гаги.(Для тех, кому нужно дополнительное объяснение, Леди Гага, пожалуй, самая популярная музыкальная личность в мире. Мясное бикини, ну, к сожалению, только то, на что это похоже.) Задолго до того, как она пристегнула филе, ее преобладающее состояние было загрязнено. . Вы можете вывезти девушку из страны, но вы не можете вывезти бактерии из толстой кишки девушки. Но прежде чем вы станете более святым, чем вы, я должен указать, что состояние, которым страдает Гага, является человеческим состоянием. Мы все покрыты другими видами, одежды жизни гораздо более возмутительны, чем несколько полосок своенравного мяса. Вот 10 форм жизни, которые вы (и Леди Гага), скорее всего, будете носить этой весной.

1. Просто танцуй

Начнем снизу. По крайней мере, на расстоянии ноги могут быть прекрасны. Они изгибаются и изгибаются, чтобы удерживать нас и перемещать нас по миру. Каждая стопа состоит из 26 костей, каждая из которых тесно сочленена с одной или несколькими другими. Но столкновение со скрещенными ногами представляет собой более грязную реальность. Ноги соприкасаются со всем, что мы держим носом и из-под носа (какое-то ощущение, что это бедные муравьи, которые должны пробовать отчасти своими лапками).Даже когда они полностью закутаны в носки, туфли или, если вы Гага, в перья, они все равно являются биомом сами по себе. Они жестче и теплее, но и влажнее большинства наших деталей. С десятками тысяч потовых желез на дюйм наши ноги чрезмерно потеют. Это дождевой лес бедняка, и, как и тропический лес, он изобилует грибами. Но это не просто грибки, которые растут вокруг наших пальцев. О нет, он особенный. Tricophyton rubrum , наиболее распространенный грибок стопы, питается омертвевшей кожей и ногтями на ногах.Его или один из его близких родственников носят многие из нас, возможно, большинство из нас. Он расцветает из наших обломков. Время от времени, когда его сад слишком разрастается, он становится «ногой спортсмена»; грибковые тела растут, как листья травы, и при этом ногти на пальцах ног желтеют, а кожа трескается. Но большую часть времени рост T. rubrum умеренный. Он не друг и не враг, а просто халявщик, своенравный ребенок, брошенный на корм, куда никто другой не пойдет. Пошевелите пальцами ног, и независимо от того, носите ли вы шлепанцы или Prada, ваши грибки тоже будут шевелиться.

Рядом с нитями наших грибов живут бактерии. Бактерии на наших ногах потребляют аминокислоту лейцин, содержащуюся в поте. Именно из-за этих пожирателей аминокислот ноги воняют. Поедая лейцин, эти существа выделяют газообразный аромат (изовалериановую кислоту), который мгновенно узнаваем, когда поднимается из-под стола. Вонючие бактерии на большинстве наших ног — это Staphylococcus epidermidis , но те из нас, у кого особенно вонючие ноги, могут также содержать другой вид бактерий, Bacillus subtilis , который, несмотря на свое название, воняет с ужасающей неуловимостью.

Пока что мы едва начали изучать жизнь наших антиподов, прикованных к дому. Он просто растет, спаривается и умирает у вас между пальцами ног. Если вы не можете позволить себе отправиться в самую отдаленную Папуа-Новую Гвинею, чтобы найти новый вид коричневой птицы, наклонитесь и коснитесь своих ног. При этом вы, несомненно, завладеете по крайней мере несколькими видами, о которых еще ничего не знает ни один ученый в мире, вашим собственным особым украшением. И когда вы это сделаете, они, вероятно, будут пахнуть. Возможно, именно это имел в виду Неруда, когда описывал «потерянный букет твоего тела».» Возможно, нет.

2. Модные штаны

Переход с ноги на ногу и грибок становятся редкостью. Наши ноги сухие, как пустыня, и поэтому требуют специальных приспособлений для жилья. Но несколько гордых форм выжили. Хорошо, больше, чем несколько. Возможно, триллион организмов живет на вашей открытой коже, возможно, 10 триллионов, возможно, больше. Они толстые, как штаны. Астроном Карл Саган часто воском о миллиардах звезд, но ближе к дому даже большее множество сферических форм, каждая из которых выдыхает, питается и делится.Среди наиболее распространенных из этих микробов два вида Staphylococcus , Staphylococcus hominis и S. aureus . В некоторых случаях эти и другие бактерии на открытой коже могут быть опасными, еще хуже или даже смертельными. Однако в большинстве дней они кажутся хорошими. Наши кожные микробы могут обеспечить нас защитным слоем, рвом вокруг нашего телесного замка. Возможно, это потому, что они едят ту пищу, которая необходима патогенным микроорганизмам, и тем самым не дают им заселить наши берега.Возможно нет.

Чем бы ни закончилась история, на ее решение уйдут десятилетия. Дополнительные исследования, кажется, добавляют больше осложнений. Несколько исследований нанесли на карту распространение определенных видов бактерий на наших телах, но исторически такие исследования рассматривали только бактерии, которые можно было выращивать в лаборатории. За последние пять лет мы знаем, что большинство бактерий на нашем теле невозможно вырастить в лаборатории. Когда используют новые генетические подходы, чтобы «увидеть» то, что на нас живет, то обнаруживают десятки, а то и сотни не отмеченных ранее видов микробов, многие из которых ранее неизвестны науке или известны науке только по коду своих генов ( изображение карты из Bibell and Lovell 1976).Только на человеческих предплечьях было обнаружено около двухсот видов бактерий, тогда как считалось, что их меньше дюжины. Как и в случае с более ранними исследованиями, эти новые исследования, как правило, обнаруживают разные микробы в разных частях тела (например, бактерии в волосах кажутся очень разными). Тем не менее, остается только догадываться, что делают эти многочисленные формы жизни. Некоторые, наверное, плохие. Некоторые, наверное, хорошие. Другие могут быть просто туристами, останавливающимися на пути к какому-то более дальнему берегу. Что бы они ни делали, они делают это на вас.Оттирание открытых поверхностей с мылом изменяет наиболее распространенные виды (имея тенденцию убивать самые распространенные виды и освобождать место для более редких форм), но это не избавляет нас от бактериальной мантии. Смиритесь — будь вы Гагой или парнем по соседству, наряд, который вы носите, — это живое платье, но это не мясо. Это микробы. Так будет всегда.

3. Плохой роман

Двигаясь вверх, давайте не будем слишком долго останавливаться возле (мясной) линии бикини, кроме как сказать, что наши интимные места полны жизни.Это то, что биологи-природоохранники обычно называют «горячей точкой биоразнообразия». Наши нижние регионы (или это нижние земли?) еще более тропические, чем наши ноги. Именно здесь находят убежище многие организмы, которые больше нигде не могут жить на нас. Есть генитальные вши (также известные как крабы, Pthirus pubis ), которые редко упоминаются на званых обедах, но остаются обычным явлением. Их ближайший из ныне живущих родственников — это не наши головные или платяные вши, а большая вошь, найденная у горилл (предполагая отсутствие осмотрительности со стороны одного из наших предков, поскольку такие вши передаются почти исключительно во время секса).Там, где карабкаются эти крабы, также есть потенциал для богатого разнообразия заболеваний (герпес, сифилис и родственные), каждое из которых использует в своих интересах нашу самую предсказуемую точку соединения. Наряду с нашими возбудителями живет много-много гостей, большинство из которых не причиняют вреда или слишком малоизвестны, чтобы так или иначе сказать. Каждый частный уголок, закоулок и ниша имеет свой особый вид. Виды бактерий, которые живут во влагалище, например, почти исключительно относятся к группе Lactobacillus. Этими бактериями (и ничем другим — такова специализация современной биологии) сейчас занимается целое племя ученых. Среди вопросов, которые их волнуют, — почему эти бактерии так отличаются от одной женщины к другой и не предрасполагают ли такие различия одних женщин к вагинозу (разновидность дисфункции микробного сообщества), защищая при этом других. Ответ на второй вопрос, кажется, да, но пока не ясно, почему. Любопытно, что между этническими группами существуют устойчивые различия во вагинальных бактериях, хотя опять же, почему, как и с какой целью никто не знает.

4. Вышел из-под контроля

Двигаясь дальше, в вашей толстой кишке, помимо тех шуток и полуправд, которые вы вытаскиваете на вечеринках, огромное количество жизни.Тысячи видов бактерий, архей, вирусов (в том числе бактериофагов) и, скорее всего, червей (в глобальном масштабе большинство людей по-прежнему заражаются червями в тот или иной момент) выползли и нашли место, которое можно назвать домом. Разнообразие червей, потенциально населяющих вас, поразительно, как по виду, так и по форме. У одних ужасные хватательные «головы», у других короткие и закрученные. Третьи вырастают до десятков футов в длину. Бок о бок они представляют собой галерею демонов и богов, но черви — просто эффектная мегафуана.В толстой кишке и в кишечнике больше микробных клеток, чем человеческих клеток в вашем теле. Вы, по самым разумным подсчетам, больше их, чем вы. И поэтому, когда кто-то говорит, что вы полны этого, будьте уверены, что речь идет о бактериях и других обитателях. Мы только начинаем понимать, что делают все эти микробы. Иногда воруют. Иногда они причиняют вред. Однако большую часть времени кажется, что большая часть того, что они делают, представляет собой смесь кражи и предоставления.Они берут часть того, что у нас есть, и взамен дают то, чего у нас нет (в основном ключевые витамины, такие как К). Кроме того, они могут помочь защитить нас от других, менее дружелюбных микробов. Хотя количество видов бактерий в нашем кишечнике и толстой кишке велико, они, как правило, происходят из относительно небольшого числа основных бактериальных линий. Наиболее распространенные линии в вашем кишечнике и толстой кишке, вероятно, относятся к группам Firmicutes и Bacteroidetes, каждая из которых также распространена в кишечнике обезьян, коров, кошек и крыс. Человеческий мозг может быть особенным (хотя и не таким уж особенным…), но наш кишечник в меньшей степени.

5. Туалетный столик

Пупок недооценен как объект исследования, самая скромная из наших щелей. Несмотря на то, что он выглядит как пещера, кажется, что у него должна быть компания. Известно, что пупок может содержать бактерии (наиболее похожие, как показало одно исследование, на заднюю часть колена). Недавно Иржи Халкр и Бритн Хакетт, постдок и студентка моей лаборатории, соответственно, решили преподать этот урок домой.Они взяли образцы грибков и бактерий из пупков людей в моей лаборатории для праздничной открытки. Грибы не росли, но росли бактерии, на одних больше, чем на других. Бенуа Генар, мой единственный французский студент, был самым, как бы это сказать, щедрым (изображение слева), хотя сам Иржи был вторым (изображение справа, фото Иржи Халкра). Являются ли бактерии Бенуа исключительно французскими, мы пока не знаем. Время и еще несколько французских пупков должны сказать. Прямо сейчас мы пробуем более широкий отбор проб с идеей, что однажды мы могли бы создать станцию ​​микробного отбора проб в новом Центре исследований природы в Роли, Северная Каролина, чтобы вы тоже могли знать, что вас съедает (или, по крайней мере, вне вашей жизни). ты).

6. Блеск и жир

Ваши легкие, как и ваши ноги и нижняя часть тела, несколько теплые и влажные. Но они далеки от пищи, которую мы едим. Организмы в наших легких эволюционировали, чтобы использовать химические вещества, которые вырабатывает наша трахея, какими бы трудными они ни были. Внутри ваших легких находится своего рода грибок под названием Pneumocystis . Он не может жить вне легких человека. Никому не удавалось вырастить его где-либо еще. Что он там делает? Похоже, что он крадет у нас, своих хозяев, и аминокислоты, и холестерин (у большинства из нас в любом случае слишком много последнего…). У здоровых людей это имеет небольшую истинную стоимость. Только когда мы болеем другими заболеваниями, особенно такими, как ВИЧ, которые нарушают иммунную систему, эти грибки становятся проблемой. В этих случаях грибок становится смертельно опасным, перерастая свои естественные границы. Каким образом Pneumocystis заражает нас, неизвестно. Он может переходить с губы на губу. Скорее всего, он парит в воздухе, налетая на нас, когда мы идем сквозь его облака.

7. Черничные поцелуи

Чумы в наших ртах — это бактерии многих видов, которые связываются между собой, чтобы удерживать и использовать волны пищи, которые омывают их.Эти сообщества различных форм жизни объединяются для взаимной выгоды. Два вида Streptococcus , S. sanguis и S. mutans чаще всего отбираются и изучаются, но ваш рот, как и все остальные, на самом деле представляет собой своего рода дикое царство, для которого ваша пища является первичное производство, бактерии — потребители, а множество других форм жизни — главные псы. Протисты, например, живут у вас во рту, питаясь бактериями. Кроме того, процветают бактериофаги, особая форма вируса, обитающая на одноклеточных организмах. Бактериофаги используют бактерии так же, как вирусы простуды используют нас, чтобы выжить.

8. Покерфейс

Держу пари, что голова Леди Гаги кишит клещами. Они живут в ее порах и выходят, чтобы заняться сексом под тенью ее парика, пока она на сцене. Ну, не только тогда. Они делают это и в другое время. У нее могло быть несколько видов клещей. Лобные клещи ( Demodex spp.) изучены недостаточно, и они настолько малы, что различия между видами невозможно обнаружить, просто изучая, как они и их части выглядят под микроскопом (что и было сделано).Там, где эти клещи изучались, их в основном только что подсчитывали. Они чаще встречаются у пожилых людей, чем у молодых. Исключением из этой закономерности являются жители островов Токелау, где наблюдается обратная картина (больше клещей у молодых людей) по неизвестным причинам. В среднем, несмотря на жителей Токелау в зале, более чем у половины из нас есть клещи на лбу, и у некоторых из нас есть два вида клещей. Некоторые из нас могут даже стать хозяевами еще не названных видов. Время от времени эти клещи плохо себя ведут (они связаны с розацеа, хотя и невиновны, пока их вина не доказана более убедительно), но в основном они, кажется, не влияют на нашу жизнь.Может быть, они даже хороши для нас? Кто знает? Ясно только то, что они закапываются в наши поры и едят. Что бы они ни получали, они получали это в течение миллионов лет, и, учитывая, что никто не занимается их активным изучением, похоже, что они будут продолжать это делать еще миллионы лет, если позволит наша настойчивость.

9. Любовные игры

Я стесняюсь даже сказать вам, что у вас могут быть мозговые паразиты. В эти плохие экономические времена никому больше не о чем беспокоиться.Тем не менее, они могут быть там, глубоко зажатыми между вашими ушами. Я говорю о Toxoplasma gondii , паразите кошек. Toxoplasma gondii способна размножаться только в кишечнике кошки. Нужно найти кошку, очень плохо. Обычно это происходит путем обнаружения того, что едят кошки, например крыс. Внутри крыс он проникает в мозг, где вызывает влечение крыс к запаху кошачьей мочи, которого они обычно избегают (а кто нет). Крыса, которая следует за кошачьей мочой, скорее всего, найдет кошку, и когда это произойдет, она попадет в кошачий кишечник, где Toxoplasma gondii сможет наконец спариваться.Но T. gondii также попадает в организм человека (именно из-за этого паразита беременным женщинам настоятельно рекомендуется избегать кошачьего туалета). На самом деле, по оценкам, шестьдесят миллионов американцев могут быть инфицированы в любой момент. Неизвестно, как долго T. gondii встречается у людей. Когда T. gondii попадает к нам, он либо умирает, либо переходит в спящее состояние, чтобы ждать. Когда T. gondii вздремнет, это вызовет выброс химических веществ в нашем мозгу, которые делают нас более склонными к тревоге, сокращают время нашей реакции и повышают вероятность того, что мы окажемся в опасных ситуациях, таких как рот большого Кот. Многие из наших предков, возможно, при таких обстоятельствах попали в кишечник кошек. Когда-то смерть от леопарда или льва была очень распространена. Но теперь, когда кошка съела его редко (за исключением исполнителей из Вегаса), T. gondii просто влияет на наше поведение без какой-либо пользы для себя. Трудно сказать, есть ли у Леди Гаги токсоплазмоз, хотя почему-то кажется, что это может объяснить ее наряды.

10. Изменение неба

Пылевые клещи живут в наших постелях, ежедневно питаясь кожей, которая отслаивается от наших тел.Никто хорошо не понимает биологию пылевых клещей (поэтому будьте подозрительны к любому, кто обещает избавиться от них для вас). Есть много видов. Два вида рода Dermatophagoides наиболее распространены в развитых странах. Другие более распространены в тропиках. И все же в любой подушке может обитать до дюжины различных видов клещей, каждый из которых имеет свою историю и историю. Они вплывают в нашу жизнь, как эфир из ножек и рта. Что-то в наших стационарных современных обычаях сделало их даже более распространенными, чем когда-то в пещерах нашего происхождения.Иногда говорят, что подушка весит столько же, сколько клещи и клещевые экскременты. Такие простые показатели их вторжения в нашу жизнь грубы, и их трудно проверить, и все же они отражают суть наших обстоятельств, окруженных восьминогими существами, настолько маленькими, что они незаметно появляются в наших легких, волосах и почти везде. Некоторые предполагают, что эти виды даже размножаются в некоторых наших легких. Может быть. Другие предполагают, что они вообще не размножаются в наших домах или телах, а просто дуют с ветром наших кондиционеров и обогревателей.Может быть. Или, может быть, вокруг вас есть яйца. Никто не знает. Хотя я клянусь, что ночью, когда я внимательно слушаю, я слышу, как они вылупляются в моей постели, один за другим, чтобы съесть то, что мне больше не нужно.

от 11 до 11 000. Королевское лечение

Конечно, на нас живет более 10 форм жизни. Десятки тысяч видов хоть изредка живут на каком-то человеке, где-то. В тропических регионах возможности более разнообразны, чем в холодном климате, но везде мы окружены вещами, которые едва начали изучать.Голый император или суперзвезда, возможно, действительно все время был одет в одежду, видимую только знающим людям, но теперь я рассказал вам, и вы тоже должны увидеть, что на самом деле покрывает Леди Гагу, вашу мать. , брат, муж, жена или сестра. Я даже не описал самого близкого из наших партнеров. Есть вирусы ветряной оспы, которые вызывают у нас ветряную оспу, когда мы дети, а затем остаются в нас, дремлющими в нашей нервной системе, до конца жизни. Если вы когда-либо болели ветряной оспой, этот вирус живет в вас прямо сейчас.Он снова поднимается, как опоясывающий лишай, когда мы слабы и/или стары. Кроме того, рядом с вашими генами есть фрагменты древней вирусной ДНК. В наших клетках есть митохондрии, так тесно связанные с нами, что без них мы бы умерли. Каждая митохондрия является рудиментом древней бактерии. И еще, и еще, и еще и еще.

Уроки можно извлечь из жизни, которая окружает нас изнутри и снаружи. Мы могли бы научиться терпимости к другим или, по крайней мере, к другим на себе.Мы могли бы научиться ценить, насколько мало изучен мир, даже мир наших собственных тел (тема, о которой я подробно писал в другом месте, в книге «Все живое»). Но, возможно, самый главный урок заключается в том, что независимо от того, где и как мы живем, мы остаемся связанными с остальной жизнью, одетыми в другие виды. Мы можем выбирать не то, носить ли нам эту жизнь, а то, какой вид мы будем носить. До сих пор мы предпочитали убивать на себе как можно больше видов. Стираем, протираем и распыляем.Поступая таким образом, мы отдаем предпочтение видам, которые выживают, несмотря на нас. Мы окружили себя такими видами. Они в наших подушках и коврах и повсюду вокруг нас в наших городах. Подумайте о клопах, а также о голубях, крысах, комнатных мухах и домашних воробьях. Разумный вид может жить среди видов, которые ему наиболее полезны или, по крайней мере, наиболее красивы. В некотором смысле наше тело может делать это. Известно, что антибиотики, например, можно найти в поте и что некоторые из этих антибиотиков избирательны в отношении того, какие виды они убивают.Также известно, что соединения вырабатываются в нашем кишечнике, нашим телом, в пользу бактерий. Может быть, наши тела управляют нашей жизнью ради нашего блага. Но если они и есть, то они расходятся с тем, чем занимается наше сознание. Наш сознательный разум взращивает красоту и пищу вдали, а сопротивление сорнякам — ближе.

Так что, возможно, Леди Гага что-то задумала, когда маскировалась под другого вида, она просто делала видимым то, что происходит каждый день менее заметно.Даже если она снимет свое мясное платье, она все еще покрыта жизнью. Бактерии мерцают на ее губах и бедрах. Грибки на ее ногах слизывают ее пот, а клещи на голове — им наплевать. Они просто еще больше зарылись лицом в свое единственное истинное занятие. Они делают это без гламура, притворства или агентов, как делали это миллионы лет.

Ссылки

*Особая благодарность лаборатории Ноя Фирера из Колорадского университета в Боулдере, замаскированной под микробы, за информацию о пупках, микробах И за список названий песен Леди Гаги.

Katsutoshi, A. 2006. Запах ног из-за микробного метаболизма и борьба с ним. Канадский журнал микробиологии 52 (4) 357-364; DOI 10.1139/W05-130

См., например, самое последнее исследование эволюции этих организмов… Microbiology 153 (2007), 3466-3477; DOI 10.1099/mic.0.2006/004929-0

Бибелл, Д. Дж. и Д. Дж. Ловелл, 1976. Карты кожной флоры: инструмент для изучения экологии кожи. The Journal of Investigative Dermatology (да, есть такое) 67 (2): 265-269.

Гао Дж., Ценг К., Пей З. и М. Дж. Блазер. 2007. Молекулярный анализ бактериальной биоты поверхностной кожи предплечья человека. Труды Национальной академии наук . 104 (8) 2927-2932; doi:10.1073/pnas.0607077104

Костелло, Э. К., К.Л. Лаубер, М. Хамади, Н. Фиерер, Дж.И. Гордон, Р. Найт. 2009. Бактериальная изменчивость среды обитания человека в пространстве и времени. Наука . 326: 1694-1697

Бекхед Ф., Лей Р. Э., Зонненбург Дж. Л., Петерсон Д.А. и Дж.И. Гордон. 2005. Хозяин-бактериальный мутуализм в кишечнике человека. Наука . 307:1915-1920.

Рид, Д. Л., Лайт, Дж. Э., Аллен, Дж. М. и Дж. Дж. Кирчман. 2007. Потерянная пара вшей или вновь обретенные паразиты: эволюционная история человекообразных вшей приматов. BMC Биология . 5(7) doi:10.1186/1741-7007-5-7 (title=»»>http://www.biomedcentral.com/1741-7007/5/7)

Ravel, J. et al. 2010. Коллоквиум Саклера «Микробы и здоровье»: Вагинальный микробиом женщин репродуктивного возраста. Труды Национальной академии наук . doi:10.1073/pnas.1002611107

Van Woerden, H. 2004. Пылевые клещи, живущие в легких человека, — причина астмы? Медицинские гипотезы 63 (2) 193-197. В основной таблице этой статьи перечислены клещи, обнаруженные в легких человека, если вам интересно. Это очень длинный список (извините).

Hallas, TE 2010. Клещи домашней пыли в наших домах представляют собой заражение из внешних источников. Медицинские гипотезы 74 (5) 777-779. Независимо от того, верны ли выводы этой статьи, мне нравится, что существует журнал под названием «Медицинские гипотезы». Ради полного раскрытия ее можно было бы более разумно назвать «дикими медицинскими гипотезами».

Об авторе : Роб Данн — научный писатель и биогеограф кафедры биологии Университета штата Северная Каролина. В его первой книге «Все живое» рассказывались истории иногда одержимых, иногда безумных и всегда решительных биологов, стремившихся открыть границы живого мира.Его новая книга «Дикая жизнь наших тел» исследует, как изменения в нашем взаимодействии с другими видами, будь то лобные клещи или тигры, повлияли на наше здоровье и благополучие. Роб живет в Роли, штат Северная Каролина, со своей женой, двумя детьми и более чем двумя клещами на лбу.

  Выраженные взгляды принадлежат автору и не обязательно совпадают с мнением Scientific American.

Происхождение жизни на Земле

Все, что мы знаем о жизни, получено из одной выборки: жизнь здесь, на Земле.И дело в том, что мы точно не знаем, как жизнь возникла из неорганической материи все эти миллиарды лет назад… и кто сказал, что на разных планетах во Вселенной не могли происходить разные процессы? Возможно, есть еще вопросы, которые нужно задать, больше возможностей для рассмотрения. Но давайте начнем с того, что мы знаем о некоторых из самых первых живых существ на Земле.

Цианобактерии, также известные как сине-зеленые водоросли, появились на Земле довольно давно. Возможные ископаемые образцы были найдены в горных породах возрастом около 3500 миллионов лет в Западной Австралии.

Хотя цианобактерии обычно называют сине-зелеными водорослями, на самом деле они не являются водорослями. Цианобактерии и бактерии в целом являются прокариотическими формами жизни. В основном это означает, что их клетки не имеют органелл (крошечных структур внутри клеток, выполняющих определенные функции) и не имеют отдельных ядер — их генетический материал смешивается с остальной частью клетки. Эта характеристика характерна для бактерий и архей; все остальные формы жизни на Земле, включая настоящие водоросли, состоят из эукариотических клеток с органеллами и с генетическим материалом, содержащимся в одном месте (ядре).

Полосатая картина из массы цианобактерий (сине-зеленых водорослей). Изображение адаптировано: Бобби Маккей; CC BY ND 2.0

Бактерии (и археи) — выносливые существа. Они процветают в горячей, холодной, соленой, кислой и щелочной среде, в которой погибло бы большинство эукариот. Несмотря на это, у них плохой имидж: ведь бактерии вызывают у человека множество заболеваний.

Но без них нас может вообще не быть. Прокариоты были самыми ранними формами жизни, простыми существами, которые питались соединениями углерода, которые накапливались в первых океанах Земли. Постепенно появились другие организмы, которые использовали солнечную энергию вместе с такими соединениями, как сульфиды, для выработки собственной энергии. Затем цианобактерии пошли еще дальше: они начали использовать воду во время фотосинтеза, выделяя в качестве побочного продукта кислород. Со временем в атмосфере Земли накопилось достаточно кислорода, чтобы обеспечить эволюцию организмов, метаболизирующих кислород.

Когда мы отправляемся во вселенную на поиски жизни за пределами нашей родной планеты, мы думаем, что, скорее всего, найдем ее где-нибудь там, где есть вода…

Но мы можем быть обязаны бактериям больше, чем воздуху, которым дышим.Вполне вероятно, что эукариотические клетки, из которых состоят люди, произошли от бактерий около двух миллиардов лет назад. Одна из теорий состоит в том, что эукариотические клетки эволюционировали в результате симбиотических отношений между двумя независимыми прокариотическими бактериями. Одна бактерия поглощалась другой, а меньшая клетка продолжала существовать внутри другой, что было выгодно обоим. Они эволюционировали, чтобы стать более продвинутой эукариотической клеткой с ее ядром, окруженным мембраной.

Как бы то ни было, эволюция эукариотических клеток стала важной вехой в истории жизни на Земле.По мере того как условия становились более благоприятными, начали развиваться более сложные организмы.

Одним из древнейших свидетельств жизни на Земле являются окаменелые остатки структур микробного мата возрастом 3,49 миллиарда лет, которые выглядят как морщины в скалах, найденные в районе Пилбара в Западной Австралии. Также в районе Пилбара обнаружены окаменелые остатки строматолитов. Это также похожие на маты структуры микробов, которые живут на мелководье и существуют до сих пор. Песок скапливается поверх микробного мата, и микробы поднимаются к поверхности, чтобы снова добраться до света, образуя отчетливые выпуклые слои, которые в конечном итоге затвердевают в камни.

Строматолиты в бассейне Хамелин, залив Шарк, Западная Австралия, . Изображение адаптировано: Пол Моррис; CC BY SA 2. 0

Когда мы ищем жизнь в другом месте во Вселенной за пределами нашей родной планеты, мы думаем, что, скорее всего, найдем ее там, где есть вода и где есть источник тепла, чтобы согреть воду. Хотя мы знаем, что некоторые живые существа процветают в более экстремальных условиях, сочетание тепла и воды кажется наиболее вероятным условием для создания среды, которая может поддерживать какую-то жизнь — по крайней мере, формы жизни, подобные тем, что мы найти на Земле.Но кто знает, какие другие виды живых существ могут существовать?


Эта статья была адаптирована из содержания веб-сайта Академии и проверена следующим экспертом: Профессор Малкольм Уолтер AM FAA Австралийский центр астробиологии, Школа биологических наук о Земле и окружающей среде, Университет Нового Южного Уэльса, Сидней

HKW | Формы жизни

Можно ли постичь мир в планетарном масштабе? Между климатическими сдвигами Земли, культурными, политическими и экономическими потрясениями трудно понять растущее переплетение человеческой культуры, природной среды и технологий глобального масштаба.

В антропоцене технологии все больше определяют, какие формы существования возможны на Земле. Они формируют мир — от спутниковых сетей до методов домашнего ухода, культурных форм самовыражения и самоорганизующихся бактерий, тем самым бросая вызов устоявшимся мировоззрениям и ценностям, на которых они основаны. И с этим разрывом в понимании, толщина современной глобальной ситуации смещается в сторону будущего, в котором естественные эволюции, люди и их технологии соперничают за организационное положение, но у многих из нас на Земле практически нет средств для управления им.Как получается, что мы можем производить новые формы действия, которые позволяют нам управлять этой динамикой? И какие формы могла принимать жизнь в рамках этих действий?

Между дискурсивным и художественным форматами трехдневная программа форм жизни экспериментирует с гештальтунгом нынешних и будущих форм жизни. Он ориентируется во многих взаимосвязях между «жизнью» и «формой», их различном понимании в науке и обществе, а также в лежащих в их основе проблематиках, которые они порождают в нашей способности понимать и действовать в наших нынешних планетарных условиях. Вместе с участниками из разных областей историк науки София Руст исследует различные подходы к понятию «формы жизни» в исследовательских беседах на фоне хореографии Ксавье Ле Руа и Скарлет Ю. Обсуждение, перформанс, изображение и звук организуют постоянно меняющийся ландшафт, связанный с набором вопросов. Совместно художники, ученые, практики и теоретики изучают возможности для коллективных действий и общих практик, которые позволяют справиться с этими условиями жизни на Земле.

При участии Лизы Барайтсер, Луиса Кампоса, Марии Чехонадских, Луиса Чуде-Сокей, континент., Ху Фан, Майи Индиры Ганеш, Уэсли Гоатли, Мелоди Джу, Ноэля Йе Мартина, Лучианы Паризи, Саши Пофлепп, Элизабет А. Повинелли, Марина Розенфельд, Каушик Сандер Раджан, Дженна Сутела, Бронислав Шержинский, Гэри Томлинсон, Джон Треш

Концепция и реализация: Катрин Клинган, Ник Худе, Янек Мюллер, Йоханна Шиндлер, Кристоф Росол в сотрудничестве с Бернардом Геогхеганом

Life Forms is последнее событие исследовательского проекта Техносфера , который занимается дилеммой глобальной технологии и ее идентичности с 2015 года.

Причудливых форм жизни, живущих в древних скалах под морским дном

В 2013 году ученые были ошеломлены, обнаружив микробов, живущих глубоко в вулканических породах под морским дном у северо-запада Тихого океана, погребенных под более чем 870 футами отложений. Камни находились на склоне вулканического разлома, где они зародились, и они были еще молодыми и достаточно горячими, чтобы вступать в интенсивные химические реакции с морской водой, из которых микробы черпали свою энергию.

Теперь, однако, другая группа исследователей обнаружила живые клетки внутри чрезвычайно старой, холодной океанической коры в центре южной части Тихого океана. Пока неясно, как этим новым микробам удается выживать, и все же кажется, что их в миллион раз больше на тот же объем породы, чем в более молодой земной коре.

«Честно говоря, я не мог в это поверить», — сказал геолог Йохей Судзуки из Токийского университета, вспоминая, как он впервые увидел тонкие срезы древних пород, изобилующие клетками. Судзуки является ведущим автором нового исследования, опубликованного сегодня в Communications Biology .

Флуоресцентное микроскопическое изображение бактерий (зеленый цвет) в образце породы, собранном командой из-под морского дна.

Изображение Yohey Suzuki, Университет Токио

Пожалуйста, уважайте авторские права. Несанкционированное использование запрещено.

Открытие микробной жизни в столь неожиданном месте подтверждает поразительную возможность того, что она может присутствовать во всей океанической коре — слое породы толщиной с Эверест, местами высотой и простирающейся на три пятых поверхности планеты. поверхность.Это также имеет более широкое космическое значение: подобные вулканические полосы есть на Марсе, планете, которая когда-то имела заболоченную поверхность, возможно, даже колоссальный океан.

Примерно четыре миллиарда лет назад внешнее ядро ​​Марса перестало взбиваться, его магнитное поле рухнуло, его атмосфера была унесена солнечным ветром, и планета превратилась в пустыню. Но если эта вода когда-то была полна жизни и часть ее утекла в землю, биология все еще могла существовать в микроскопических трещинах погребенных вулканических пород Марса — так же, как сегодня она существует в океанической коре Земли.

«Если есть океан, жизнь течет по его венам», — говорит Мария-Пас Зорзано, старший научный сотрудник Испанского центра астробиологии, которая не участвовала в новой работе.

Жизнь в глобальном конвейере

Океаническая кора формировалась почти непрерывно в течение 3,8 миллиарда лет срединно-океаническими хребтами, сетью вулканов, которая простирается на 40 000 миль вокруг планеты. Эта недавно застывшая лава, состоящая в основном из породы, называемой базальтом, все еще горячая и энергично смешивается с холодной морской водой, вызывая химические реакции, которые обеспечивают энергией микробную жизнь на морском дне — и, как теперь ясно, далеко под ним.

Вблизи срединно-океанических хребтов горячие молодые породы насыщены различными металлами, включая железо, в химическом состоянии, которое легко реагирует с кислородом морской воды. Там микробы пользуются этой причудой химии и производят из нее свою собственную энергию.

Однако на склонах этих хребтов кислород морской воды был поглощен всей прежней химией. Вместо этого водно-базальтовые реакции производят водород, и, как сообщили в 2013 году эколог из Орхусского университета Марк Левер и его коллеги, предприимчивые микробы прячутся внутри 3.Океаническая кора возрастом 5 миллионов лет использует этот водород для преобразования углекислого газа в поддерживающее жизнь органическое вещество.

Пройдите дальше по этой конвейерной ленте земной коры — где более молодые породы образовались на хребтах, отталкивая более старые породы по мере их образования, — и вы обнаружите состарившиеся холодные породы и недостаток ключевых химических ингредиентов, так что надежды на микробную жизнь здесь были невысокими. . Но это не остановило ученых от поисков.

Еще в октябре 2010 года исследователи проехали более 400 миль к западу от Островов Кука.В этой уединенной части обширной южной части Тихого океана они пробурили твердую океаническую кору на глубине 19 000 футов под своим кораблем.

Поскольку над буровой площадкой доступно так мало питательных веществ, «в воде практически нет жизни», — говорит Левер, не участвовавший в новом исследовании. Это одна из «самых мертвых частей мирового океана».

Несколько кернов земной коры были извлечены на глубине более 330 футов ниже морского дна в нескольких местах; самому молодому было 13,5 миллионов лет, а самому старому — 104 миллиона лет.В течение следующего десятилетия Судзуки и его команда кропотливо изучали горные породы и обнаружили, что в каждом образце — во многих крошечных, богатых железом, заполненных глиной микротрещинах — есть жизнь.

Хранилища, заполненные тварями

Чтобы убедиться, что морская вода, богатая микробами, не загрязняет образцы, команда тщательно стерилизовала камни снаружи, прежде чем вскрывать их. По словам Зорзано, формы жизни внутри выглядели как настоящие обитатели земной коры.

Тот факт, что в этих породах было обнаружено расползающееся сверхплотное сообщество микробов — среда, раздавленная давлением в 580 атмосфер, со скудными питательными веществами и забитыми пустотами для обитания — является свидетельством предприимчивой натуры. микробной жизни.

Генетические профили предполагают, что в этих коровых сообществах преобладают бактерии, известные как гетеротрофы. В отличие от похитителей водорода в более молодой океанической коре, эти микробы не могут синтезировать свою собственную пищу и вместо этого должны находить пищу в окружающей их среде. В этом случае они, по-видимому, получают свою энергию из органического вещества.

Пища гетеротрофов может поступать либо из отходов и разложившихся остатков морских организмов, выпавших из моря в виде снега, либо из-за небиологического химического распада самой коры, как это наблюдается в некоторых глубоководных гидротермальных жерлах.В любом случае, он попадает в ловушку и концентрируется в этих микротрещинах, заполненных глиной, что делает глину «волшебным материалом» для жизни, говорит Судзуки.

В этих старых базальтовых породах также были обнаружены микробы, питающиеся метаном. Источник метана неясен, говорит Левер, но он мог образоваться в свежей океанской коре в результате приготовления захваченного углекислого газа. Возможно, тогда эти твари выживают за счет остатков, которым десятки миллионов лет.

Жизнь за пределами Земли

Существование микробных сообществ в древней океанической коре также свидетельствует о возможности существования жизни на красной планете.Океанические базальты Земли химически очень похожи на собственные базальты Марса, говорит Арья Удри, планетолог из Университета Невады в Лас-Вегасе, которая не участвовала в работе.

Повышает ли это новое открытие вероятность того, что подобная жизнь может быть найдена в сопоставимых местах на нашем планетарном соседе? «Абсолютно», — говорит Левер. Хотя его происхождение остается неясным, метан присутствует на Марсе, а это означает, что некоторые из тех поедающих метан микробов, населяющих земную кору, найденных в южной части Тихого океана, могут существовать в той или иной форме и на красной планете.

Глинистый минерал смектит, который помогал снабжать пищей многих земных микробов, также находится в марсианском базальте и на его поверхности. «Если бы жизнь существовала на Марсе в прошлом, вполне вероятно, что она существовала бы и сегодня в этих глубоких подповерхностных средах», — говорит Левер.

И если микробы выживают внутри Марса, защищенные от смертельной радиации на поверхности планеты, мы, возможно, скоро сможем их найти, говорит Зорзано. Марсоход ESA-Роскосмос Rosalind Franklin, который должен отправиться на Марс в 2022 году, приземлится на участке, заполненном глиной, богатой органическими молекулами, для поиска биосигнатур.А марсоход NASA Perseverance, запуск которого запланирован на это лето, соберет десятки образцов горных пород из богатого глиной кратера в рамках десятилетних усилий по отправке нетронутых образцов обратно на Землю.

Значение результатов нового исследования выходит за пределы нашей Солнечной системы. Многие экосистемы Земли построены на основе фотосинтезирующих организмов, от водорослей, плавающих на поверхности моря, до растений на суше. Но эти поедающие метан микробы могут извлекать свою энергию только из океанической коры, что делает их экосистему совершенно другой, но не менее успешной.

Необычная стратегия этих микробов может быть более распространена в космосе, чем мы думаем, говорит Левер. «Когда мы смотрим на другие места во Вселенной, вполне может быть, что фотосинтезирующая жизнь является исключением».

Взрыв форм жизни: живые существа и морфология

Введение xi
Жорж ШАПУТЬЕ и Мари-Кристин МОРЕЛЬ

Глава 1. Возможные следы и улики ранних форм жизни 1
Мари-Кристин МОРЕЛЬ 2 100039

9 9.0014 9.1. Введение 1

1.2. Всегда ли «все» было таким, как сегодня? 2

1.3. Ископаемые следы? 4

1.4. Геохимические элементы, подтверждающие эти последние результаты 6

1.5. Разделение ресурсов и первичной биомассы 9

1.6. Восстановление живой клетки: изучен широкий спектр возможностей, от минерального до органического 12

1.7. Заключение 13

1.8. Благодарности 14

1.9. Ссылки 14

Глава 2.Природа жизни 19
Андреас ЛОШ

2. 1. Наблюдения и предположения 20

2.2. Описания и определения 21

2.3. Разведка 23

2.4. Заключение 25

2.5. Литература 26

Глава 3. От формы к функции 29
Жан-Пьер GASC

3.1. Форма: понятие о знаниях 29

3.2. Основные структурные элементы: от молекулы к клетке 31

3.3. Вес физической установки 34

3.4. Мезодерма: базовый материал для генов-архитекторов 35

3.5. Приложения и законы механики 37

3.6. «Придаточное» движение по суше 40

3.7. Безногие 44

3.8. И голова 44

3.9. Ссылки 47

Глава 4. О росте и форме : Контекст и назначение 51
Жан-Пьер GASC

4.1. Программа Д’Арси Томпсона 54

4.2. Применение математики к морфометрии 59

4.3. Литература 61

Глава 5. Возникновение формы в истории эпигенетики 65
Джонатан Б. ВАЙЦМАН

5.1. Введение 65

5.2. От эпигенеза к эпигенетике 66

5.3. Эволюция эпигенетического ландшафта 68

5.4. Модернизация эпигенетического ландшафта 70

5.5. От эпигенетического ландшафта к конформации хромосом 72

5.6. Заключение: от формы к функции 75

5.7. Благодарности 76

5.8. Литература 76

Глава 6. Многочисленные формы микробного обнаружения родства и рода 79
Guillermo PAZ-Y-MIÑO-C и Avelina ESPINOSA

6.1. От загадки Дарвина о социальных насекомых к микробам 80

6.2. Рукопожатия родства или «родства» у бактерий 81

6.3. Амебный мир распознавания/распознавания клонов 85

6.4. Социальные микробы и многоклеточность 88

6.5. Заключение 95

6.6. Литература 95

Глава 7. Развитие и эволюция форм растений 101
Флориан ДЖАББУР и Гильем МЭНСИОН

7.1. Введение 101

7.2. Разнообразие форм растений и связанные с ними функции 102

7. 2.1. Антропоцентрический взгляд на растительные формы 102

7.2.2. Формы растений, воспринимаемые опылителями 103

7.3. Происхождение и эволюция растительных форм 104

7.3.1. Формирование паттерна в онтогенезе 104

7.3.2. Физико-математические соображения о морфогенезе растений 105

7.3.3. Реализация форм в филогенезе 107

7.4. Происхождение и эволюция растительных форм 112

7.4.1. Полезность для человеческого общества 112

7.4.2. Полезность для ботанических классификаторов 114

7.5. Заключение 118

7.6. Благодарности 118

7.7. Ссылки 118

Глава 8. Формы памяти 125
Роберт ДЖАФФАРД

8.1. Введение 125

8.2. Полиморфизм памяти 126

8.3. Неассоциативные воспоминания 127

8.3.1. Привыкание и сенсибилизация 127

8.3.2. Грунтовка 129

8.3.3. Перцептивное обучение 130

8.4. Классическое кондиционирование 131

8. 4.1. Оперативное определение, правила и разновидности классического обусловливания 131

8.4.2. Современная теория классической обусловленности 132

8.4.3. Важность классического обусловливания 133

8.5. Инструментальная обработка 134

8.5.1. Закон эффекта, теория стимул-реакция (S-R) и «привычки» 134

8.5.2. От теории S-R к когнитивным теориям 135

8.5.3. Два аспекта инструментальной обработки 136

8.6. Процедурная память как «система памяти» 137

8.6.1. Привычки: двойные функциональные диссоциации у млекопитающих 137

8.6.2. Процессуальная память человека и ее мозговые опоры 139

8.7. Декларативная память 140

8.7.1. Эпизодическая и семантическая память: определения, свойства и отношения 141

8.7.2. Эпизодическая память у животных? 143

8.8. Кратковременная память и оперативная память 144

8.8.1. Общие характеристики 144

8.8.2. Модели 144

8.8.3. Кратковременная память у животных 146

8. 8.4. Церебральные субстраты 147

8.9. Заключение: организация и реконфигурация различных форм памяти 147

8.10. Литература 150

Глава 9. Конструирование сенсорных вселенных 155
Далила БОВЕТ

9.1. Введение 155

9.2. Хеморецепция 156

9.2.1. Вкус 156

9.2.2. Запах 158

9.3. Механорецепция 159

9.3.1. Нажмите 160

9.3.2. Боковые линии 160

9.3.3. Слушание 161

9.4. Электромагниторецепция 163

9.4.1. Вижн 163

9.4.2. Электроприемная 165

9.4.3. Магниторецепция 166

9.4.4. Терморецепция 167

9.5. Фильтрация информации 167

9.6. Заключение 170

9.7. Литература 172

Глава 10. Эмоциональные и социальные формы роботов 173
Лоуренс ДЕВИЛЛЕРС

10.1. Введение 173

10.2. Общение с социальными и эмоциональными роботами 175

10.3. Эмпатия человека к машинам 176

10. 4. Машинные эмоции 178

10.5. Заключение: риски и преимущества 180

10.6. Литература 181

Глава 11. Когда медицинские технологии имитируют живые формы 183
Didier FASS

11.1. Введение 183

11.2. Историко-гносеологическая перспектива 184

11.2.1. Сравнительная история медицинской техники 184

11.2.2. Эпистемологическая перспектива 189

11.2.3. Концептуальная и теоретическая основа: математическая теория интегративной физиологии (MTIP) Гилберта Шове 193

11.2.4. Формы мышления или машинной обработки 196

11.3. Моделирование, биомиметика и биопринтинг: будущее медицинских технологий 196

11.4. Список литературы 199

Глава 12. От жизни к мышлению: мозаичная архитектура 203
Жорж ШАПУТЬЕ

12.1. Введение 203

12.2. Два основных принципа 203

12.3. Гены и клетки 204

12.4. Более сложные анатомические мозаики 206

12. 5. Эпистемологическая реабилитация бесполого размножения 207

12.6. Социальные мозаики 208

12.7. Мозаика головного мозга 208

12.8. Мозаика мысли 210

12.9. Техногенные объекты 213

12.10. Культурные черты человека и животных 214

12.11. Универсальность мозаик? 215

12.12. Заключение: философские основы 216

12.13. Литература 217

Глава 13. Конвергентные технологии или парадоксы власти 221
Жан-Мишель БЕНЬЕ

13.1. Введение 221

13.2. Мощь, господство, сила 223

13.3. Жизнь, техника, сила 224

13.4. «Технологическая наглость» 227

13.5. Технологическая конвергенция и сингулярность 228

13.6.Инновации, исследования, изобретения 230

13.7. Заключение 231

13.8. Список литературы 231

Список авторов 233

Алфавитный указатель 235

Планета Земля является домом для 8,7 миллионов видов, по оценкам ученых | Биоразнообразие

Люди делят планету с 8,7 миллионами различных форм жизни, согласно тому, что считается самой точной оценкой жизни на Земле.

Исследователи, которые проанализировали иерархическую классификацию жизни на Земле, чтобы оценить, сколько существует неоткрытых видов, говорят, что разнообразие жизни неравномерно разделено между сушей и океаном.Три четверти из 8,7 млн ​​видов, большинство из которых составляют насекомые, обитают на суше; только одна четверть, 2,2 м, находится на глубине, хотя 70% поверхности Земли составляет вода.

Исследование, опубликованное в журнале PLoS Biology, подчеркивает, насколько мало люди знают о том, что существует снаружи, и какие растения и животные вымрут еще до того, как ученые смогут зафиксировать их существование.

«Ученые работали над вопросом о количестве видов в течение стольких лет», — сказал доктор Камило Мора из Гавайского университета и Университета Далхаузи в Галифаксе, Новая Шотландия.

Квест становился все более срочным. «Мы знаем, что теряем виды из-за деятельности человека, но мы не можем по-настоящему оценить масштабы потерянных видов, пока не узнаем, какие виды существуют», — сказал он.

В исследовании говорится, что 86% всех растений и животных на суше и 91% в морях еще не названы и не каталогизированы.

Авторы использовали таксономию или систему категоризации, разработанную Карлом Линнеем около 250 лет назад, чтобы получить оценку 8.7 м – плюс-минус 1,3 м.

Шведский биолог разработал иерархическую древовидную структуру, в которой каждый отдельный вид был классифицирован в ряд постепенно увеличивающихся групп, достигающих кульминации на уровне королевства. Таким образом, единственный вид рака-отшельника относится к отряду десятиногих, который принадлежит к подтипу ракообразных, типу членистоногих и, наконец, к царству животных.

Авторы в своем анализе существующих данных о 1,2 млн видов обнаружили закономерности между этими иерархическими группировками, которые они могли использовать, чтобы сделать вывод о существовании отсутствующих видов, которые ученые еще не описали.Это позволило им использовать данные более высоких порядков, таких как человеконогие, о которых имеется много данных, для прогнозирования количества существ на уровне видов. По их оценке, различные формы жизни на планете включают 7,8 млн видов животных, 298 000 видов растений и 611 000 видов грибов, плесени и других грибков, а также 36 400 видов простейших, одноклеточных организмов и 27 500 видов водорослей или водорослей. хромисты. Исследователи не осмелились оценить количество бактерий.

Ученые пытались подсчитать и каталогизировать живой мир в течение 250 лет, примерно с того времени, когда Линней изобрел свой метод каталогизации и именования живых существ. Текущие оценки варьируются от 3 м до 100 м.

«Дело не в том, что мы просто не знаем имен в телефонной книге. Мы не знаем, насколько велика телефонная книга», — сказал Дерек Титтенсор, соавтор, работающий в Программе ООН по окружающей среде.

Роберт Мэй, бывший научный советник правительства Великобритании, признал, что эта попытка, как и все ее предшественники, была основана на несовершенных знаниях.Но он сказал, что выводы исследования были разумными.

«Это своего рода высказывание, что стволы и нижние ветви дерева кажутся одинаковыми от группы к группе. На одном конце у вас есть птицы и млекопитающие, которые действительно полностью известны. На другом конце у вас есть только есть горстка веток и веток. Но если вы сделаете большое предположение, что деревья похожи, тогда это кажется разумным».

Новая оценка — как и предыдущие — вряд ли станет последним словом.«Все еще слишком много неизвестного, чтобы каталогизировать жизнь», — сказал Роб Данн, автор книги «Все живое».

«Что, я почти гарантирую, произойдет дальше, так это то, что кто-то напишет ответ, говорящий, что если вы просто измените параметры таким-то образом, вы получите меньше видов или вы получите больше видов», — сказал он.

«Правда в том, что мы до сих пор так невежественны… Нигде в мире до сих пор нет полностью инвентаризированного участка тропического леса — даже гектара.

Линней в свое время был уверен, что охватил весь мир живых существ: он назвал около 10 000 видов, большинство из которых обитало в Европе. размер живых существ, или их местонахождение. Было ли больше видов в жарких, тропических зонах или в более прохладных районах? А что насчет океанских глубин? Другие сосредоточились на взаимоотношениях между видами. эксперт – в Смитсоновском институте в Вашингтоне, отправился в джунгли Панамы, раскатал по земле какое-то защитное покрытие и опрыскал пестицидом несколько деревьев.

Он обнаружил тела более 1100 новых видов жуков в кронах одного типа деревьев.

Только в тропических лесах может быть до 30 миллионов видов насекомых, подсчитал Эрвин. Это открытие вызвало споры, но Эрвин защищал свой метод от методов последнего исследования. «Практически все они действительно измеряют человеческую деятельность», — сказал он. «Эти ребята основываются на классификации животных, а классификация животных — это человеческие конструкции.Причина его предсказуемости в том, что люди предсказуемы, особенно в научной сфере. На самом деле они измеряют человеческую деятельность. Это не настоящая деятельность в дикой природе.»

Он продолжил: «Я был первым, кто использовал настоящих тварей, а не какую-то вялую арифметику. Мне пришлось сделать некоторые предположения, и я получил 30 м. Это было своего рода кустарным промыслом по оценке всего на планете». .«Я думаю, что это знаменательная статья», — сказал он, добавив, что успехи в электронных списках видов дали авторам более полный набор данных для работы. «Слишком часто в прошлом они использовали ограниченные данные и экстраполировали далеко за пределы того, что вы могли бы экстраполировать».

Авторы отмечают, что идентификация и описание новых форм жизни является дорогостоящим и медленным процессом, особенно если сравнивать с количеством видов, которые еще предстоит найти или каталогизировать.

В центральных базах данных зарегистрировано всего 14% существ на Земле — всего 9% обитающих в морях, отмечается в исследовании.И, по словам Дэвида Кавано, эксперта по жукам из Калифорнийской академии наук, финансирование и другие ресурсы недостаточны для решения задачи, поскольку исследовательские институты сокращают расходы, а правительства больше озабочены поиском жизни на Марсе, чем на Земле.

«Самое неприятное — это осознавать, как мало ресурсов уходит на ответ на этот вопрос», — сказал он. «Один из этих полетов на Марс финансировал бы нас в течение десятилетий для изучения жизни на этой планете», — сказал он. «Очень трудно получить хоть какие-то деньги, чтобы выйти на улицу, и все же они могут пойти и взорвать ракету на стартовой площадке, которая профинансировала бы мою карьеру и карьеру еще 100 человек.

Большинство видов, ожидающих открытия, будут мелкими, и они, вероятно, будут сосредоточены в отдаленных районах или в глубинах океана. Но авторы говорят: «Многих можно найти буквально на наших собственных задворках».

Но при нынешних темпах 300 000 специалистов понадобилось бы 1200 лет, чтобы пройти трудоемкий процесс описания новых открытий в научных журналах, а затем внесения их в электронные базы данных. «Описание видов — очень трудоемкий процесс», — сказал Титтенсор. .«Хотя найти новый вид будет относительно просто — их там миллионы — не всегда легко описать их в научной литературе».

Многие из этих видов вымрут еще до того, как ученые зарегистрируют их присутствие.

Открытие новых видов

Ученые и защитники природы регулярно обновляют список живых организмов, открывая новые виды. На прошлой неделе ученые Смитсоновского института сообщили об обнаружении примитивного угря на рифе у побережья южнотихоокеанского островного государства Палау.Новый вид, Protoanguilla palau , имел мало общего с 19 другими формами угря, существующими в настоящее время, а некоторые его характеристики, такие как вторая верхняя челюсть, больше соответствовали окаменелостям 65-миллионной давности.

Другие недавние сведения, составленные Международным институтом изучения видов (IISE) при Университете штата Аризона, включают гриб вечного света, или Mycena luxaeterna , который излучает яркий желтоватый свет. Новый вид был собран в лесах недалеко от Сан-Паулу, Бразилия.Еще одним ярким событием стал золотой пятнистый варан ( Varanus bitatawa ), двухметровый зверь, обнаруженный на острове Лусон на Филиппинах.

Author: alexxlab

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.